JPH0419884Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の属する技術分野］ 本考案は、映像信号の輪郭補償に伴う信号対雑
音比（以下SN比と略す）の劣化を防止するよう
構成した輪郭補償装置に関するものである。

［従来技術および問題点］ 従来から広く知られている輪郭補償回路では、
トランスバーサルフイルタ等を用いて輪郭信号を
抽出し、それに若干の非線形処理を施していた。
この非線形処理は、SN比の劣化を少なくするた
めに行われており、抽出した輪郭信号の中で振幅
の小さなものを切り棄てる回路（ノイズスライス
回路）が代表的なものとして用いられている。

しかし、かかるノイズスライスを強く（すなわ
ち、大振幅輪郭信号のみを出力する）したときに
はSN比の劣化を少なくすることができる反面、
得られた画像は“ゴツゴツ”あるいは“ギラギ
ラ”した不自然な画像となつてしまう。これとは
逆に、ノイズスライスを弱く（すなわち、小振幅
輪郭信号も出力する）したときには、不自然でな
い画像が得られるが、SN比の劣化は大きくなつ
てしまうという不都合が見られる。

このように、自然な画像を得ると同時にSN比
の劣化を少なくすることは困難な問題であるが、
かかる問題を解決するために、特開昭57−193180
号公報に開示の輪郭補償方式が知られている。

第５図に示すブロツク構成図は、上記公報に開
示の技術的事項を要約して書きなおしたものであ
る。ここで、LPFはローパスフイルタ、SUBは
減算器、MULは乗算器、ADDは加算器、EDG
は輪郭信号発生回路、ABSは絶対値回路である。

第６図Ａ〜Ｆは第５図の動作を示す波形図であ
る。なお、図中の矢印は信号に重畳されているノ
イズ成分を拡大して示したものである。

これら第５図および第６図から明らかなよう
に、この方式によれば、輪郭補償を行つた信号の
ノイズは輪郭部の近傍にのみ集中しておりSN比
の劣化をより少なくすることが可能である。しか
し、かかる方式においても、次に示すような欠点
がみられる。

減算器SUBの出力信号に含まれるノイズ成
分と、絶対値回路ABSの出力信号に含まれる
ノイズ成分とが乗算されるため、乗算器MUL
の出力信号にも大きなノイズ成分が含まれてし
まうことになる。

減算器SUBの出力信号にノイズが含まれて
いないと仮定した場合にも、第６図Ｆに示すよ
うに、輪郭部の前後においてノイズの極性が反
転してしまい、その平均値が零とならない。そ
の結果、ノイズが整流されて幅の広い輪郭補償
用の信号が得られてしまう。

［考案の目的］ 本考案の目的は、上述の点に鑑み、輪郭補償を
施した信号に含まれるノイズ成分の平均値を殆ど
零にして良好な画像を得ると共に、映像信号の
SN比を格段に向上させた輪郭補償装置を提供す
ることにある。

［考案の原理・要点］ 輪郭補償とは映像信号に含まれる高い空間周波
数成分を強調することであり、水平方向の走査に
着目した場合には映像信号の高周波成分を増加さ
せることに相当する。従つて、輪郭補償を施した
場合には映像信号に含まれているノイズも増加す
るため、結果として得られる映像信号中に含まれ
るノイズは増加することになる。また、映像信号
のSN比は大面積の画像に対応する映像信号とノ
イズとの比で定義されるが、このような輪郭補償
を施した場合にも大面積が対応する映像信号は変
化せず、上述のようにノイズだけが増加すること
になる。

かくして、一般的な輪郭補償を施すことによ
り、逆に、映像信号のSN比が劣化してしまうこ
とになる。

一方、画像の空間周波数成分に着目した場合、
通常の画像において高い空間周波数成分がそれ単
独で存在することは少ない。大部分の画像は、低
い空間周波数成分と対になつて存在する。このこ
とは次の考察から明らかであろう。すなわち、一
般的な画像は、輪郭補償で強調される“高い空間
周波数成分に対応した細かな被写体”よりも“大
きな被写体”の組み合せによつて構成されてお
り、その組み合せの境界線が鮮鋭なものが多い。
したがつて、画像の高い空間周波数成分は境界線
上に多く存在する。また、境界線上には、大面積
に対応した低い空間周波数成分も同時に存在す
る。

よつて、高い空間周波数成分は低い空間周波数
成分と対になつて存在することが多いといえる。
言い換えれば、“画像の高い空間周波数成分は、
低い空間周波数成分に拘束されている”といえ
る。もちろん、低い空間周波数成分に拘束されて
いない高周波成分も単独で存在するが、輪郭補償
を施す目的は画像の輪郭を強調して鮮鋭さを増加
することにあり、輪郭（すなわち境界線）上に存
在する高い空間周波数成分に注目すれば十分であ
る。

本考案では、上述の画像の性質に着目して、境
界線上の高い空間周波数成分のみを強調すること
により、輪郭補償によるSN比の劣化を最小限に
留める輪郭補償装置を提供するものである。すな
わち、本考案に係る輪郭補償装置では入力映像信
号の低域周波数成分に基づいて輪郭検出信号を送
出する輪郭検出手段と、前記輪郭検出信号を導入
して該信号の絶対値を表す輪郭制御信号を送出す
る絶対値変換手段と、前記入力映像信号を導入し
て輪郭信号を送出する輪郭信号発生手段と、前記
輪郭制御信号と、前記輪郭信号とを乗算して得た
信号を、前記入力映像信号に重畳させる合成手段
とを具備したことを特徴とするものである。

［考案の実施例］ 第１図は、本考案を適用した輪郭補償装置の一
実施例を示す。ここで、１は映像信号入力端子、
２はローパスフイルタ、３は第１遅延線、４は減
算器、５は絶対値回路、６は第２遅延線、７は第
３遅延線、８は輪郭信号発生回路、９は乗算器、
１０は加算器、１１は映像信号出力端子である。
また、Ｓ１〜Ｓ１０は、上記構成要素１〜１０か
らそれぞれ送出される出力信号を示す。

第２図はＡ〜Ｉは第１図の動作を説明する波形
図である。更に詳述すれば第２図Ａは入力映像信
号Ｓ１を、第２図Ｂは低域成分信号Ｓ２を、第２
図Ｃは遅延低域信号Ｓ３を、第２図Ｄは輪郭検出
信号Ｓ４を、第２図Ｅは輪郭制御信号Ｓ５を、第
２図Ｆは輪郭信号Ｓ８を、第２図Ｇは輪郭補償用
信号Ｓ９を、第２図Ｈは遅延映像信号Ｓ７と、第
２図Ｉは輪郭補償された映像信号Ｓ１０を示す。

次に、第１図および第２図Ａ〜Ｉを参照して、
本実施例の動作を説明する。

映像信号入力端子１に入力された映像信号Ｓ１
はローパスフイルタ２により帯域制限された後、
第１遅延線３と減算器４と絶対値回路５とから成
る「輪郭検出回路」に導入される。絶対値回路５
の出力信号Ｓ５は、第２図Ｅに示すように、輪郭
部分にピークをもち、その広がり（図中、αで表
わす範囲）はローパスフイルタ２の帯域制限によ
り決定される。

また、入力映像信号Ｓ１は第２遅延線６を経て
輪郭信号発生回路８に導入される。このとき、輪
郭信号発生回路８の出力信号Ｓ８と絶対値回路５
の出力信号Ｓ５におけるピークとの位相が一致す
るように、第２遅延線６の遅延量を調整する。す
なわち、第２遅延線６と輪郭信号発生回路８によ
つて生じる遅延量の和が、ローパスフイルタ２と
第１遅延線３とによつて生じる遅延量の和に等し
くなるよう設定しておく。

輪郭信号発生回路８の出力信号Ｓ８には、輪郭
情報のみならず入力映像信号Ｓ１に含まれるノイ
ズも強調されて含まれている。そこで、乗算器９
を用いて上記信号Ｓ８と絶対値回路５の出力信号
Ｓ５との積を作る。このことにより、乗算器９の
出力信号Ｓ９は、第２図Ｇに示すように、輪郭部
分にのみノイズを含んだ輪郭補償用信号となる。

最後に、乗算器９の出力信号Ｓ９と、第３遅延
線７を経て位相整合された遅延映像信号Ｓ７とを
加え合せることにより、第２図Ｉに示すように、
SN比の劣化の少ない輪郭補償された映像信号Ｓ
１０が得られる。

なお、以上の動作は、出力信号Ｓ２〜Ｓ５の
各々にノイズが含まれていないものとの前提に立
つて説明を行つてきた。その理由は、多くの撮像
装置から生じるノイズは周波数に比例して振幅が
大きくなるいわゆる三角ノイズと称されるもので
あり、ローパスフイルタ２を用いた帯域制限によ
りSN比は著しく良好になり、したがつて、絶対
値回路５の出力信号Ｓ５は殆どノイズを含んでい
ないものと考えてよいからである。

第３図ＡおよびＢは、本実施例のノイズ除去特
性を説明するための拡大波形図である。すなわ
ち、本図Ａは第２図Ｆに示した輪郭信号Ｓ８、本
図Ｂは第２図Ｇに示した輪郭補償用信号Ｓ９の拡
大波形を示す。また、図示の矢印は信号に重畳し
ているノイズ成分およびその極性を表わしてい
る。但し、この波形図は、絶対値回路５の出力信
号（輪郭制御信号Ｓ５）にノイズが含まれていな
いものとの前提の下に描いたものである。

第３図Ｂの波形が意味することろは、輪郭近傍
にノイズが存在し、且つ、その極性は正負均一に
存在していることである。従つて、ノイズの平均
値は零となり、ノイズの重畳下にあつても良好な
輪郭補償画像を得ることができる。これは、従来
から知られている方式に比べて格段の効果をもた
らすものであり、後に述べる〔考案の効果〕の項
において更に詳しく説明する。

第４図は、本考案の別実施例を示すブロツク図
である。本実施例の基本的構成は、第１図に示し
た構成と全く同じであり同一の記号を符してある
が、次の点のみが異つている。

第１の相違点は乗算器９と加算器１０との間に
非線形処理回路を挿入してあること、第２の相違
点は絶対値回路５と乗算器９との間に加算器１３
および直流入力端子１４を設けたことである。

加算器１３の作用は、輪郭補償した画像をより
自然に見せることにある。すなわち、第１図の動
作説明に関して述べたように輪郭補償の対象とな
らない部分の高域成分を全く強調しない場合に
は、画像が不自然に見えることがあり、かかる不
自然さを解消するために、絶対値回路５の出力信
号Ｓ５に直流信号を加え、もつて、輪郭補償の対
象とされない部分についても輪郭補償信号Ｓ９
（第２図Ｇ参照）があるレベルの信号を有するよ
うにするものである（但し、輪郭部分の出力より
も少なく設定するのが普通である）。これにより、
低い空間周波数成分に拘束されていない高い空間
周波数成分も、拘束されている成分よりは少ない
とはいえ、若干の強調がなされる。

また、非線形処理回路１２は、乗算器９の出力
信号Ｓ９からノイズを除去する作用をなす。すな
わち、絶対値回路５の出力信号Ｓ５には少ないな
がらもノイズが含まれており、その結果として、
乗算器９の出力信号Ｓ９における輪郭部分以外に
も極く少ないとはいえノイズ（２つのノイズの
積）が含まれている。更に、加算器１３の作用に
よつても、乗算器９の出力信号Ｓ９にはノイズが
含まれることになる。したがつて、これらのノイ
ズを除去するために、従来方式と同様のノイズス
ライス回路等の非線形処理をこの非線形処理回路
１２で行つている。

〔効果〕

以上説明したとおり、本考案によれば、入力映
像信号の低域周波数成分からノイズの少ない輪郭
情報を検出しているので、輪郭部分におけるノイ
ズ増大を最小限に留めると共に、輪郭以外の部分
のノイズ増大を防止することができる。従来技術
との比較の下にかかる効果を具体的に説明する
と、次のとおりである。

イ 第５図に示した従来方式（以下、単に“従来
方式”という）はノイズリデユーサとして作用
させることを主目的とし、また本考案に係る方
式（以下、単に“本方式”という）はテレビジ
ヨンカメラ等のイメージエンハンサとして作用
させることを主目的としており、いずれも画像
の輪郭部分についてのみSN比の劣化を許し、
輪郭部分以外ではSN比の劣化を最小限に（あ
るいは、SN比を改善）しようとするものであ
る。かかる観点に着目した場合には、両者とも
類似性が認められるが、構成ならびに効果の点
からは全く別異の方式であるといえる。

まず、構成上の相違点として、 本方式（第１図参照）ではローパスフイルタ
２を通過した後の信号に基づいて輪郭成分（輪
郭検出信号Ｓ４）を抽出しているが、従来方式
ではかかる構成は何ら含まれていない。但し、
これと類似の作用をなすものとして減算器
SUB（第５図参照）があるが、本方式の輪郭検
出信号Ｓ４（第４参照）が極めて低ノイズであ
るのに対して、上記減算器SUBの出力にはか
なりのノイズが含まれている。

すなわち、従来方式では、減算器SUBの出
力信号に含まれるノイズと絶対値回路ABSの
出力信号に含まれるノイズとが乗算されるた
め、乗算器MULの出力信号には大きなノイズ
成分が含まれることになる。一方、本方式で
は、ローパスフイルタ２の帯域制限により輪郭
検出信号Ｓ４のノイズ成分は極めて少なく、ま
た輪郭信号Ｓ８のノイズは従来方式と変わりが
ないので、輪郭補償用信号のノイズは小さくな
る。

かくして、本方式におけるノイズ成分は従来
方式に比べて格段に少なくなる。

第２の構成上の相違として、本方式では輪郭
検出信号Ｓ４の絶対値をとるのに対し、従来方
式では第５図に示されるように、付加すべき輪
郭信号の絶対値をとつている。

その結果、入力映像信号にノイズが含まれて
いない場合には、本方式も従来方式も同一の輪
郭補償用信号が得られるが（第３図Ｂおよび第
６図Ｆ参照）、ノイズが含まれている場合には
これら両図に示すように、輪郭部近傍のノイズ
重畳状態が全く異つたものとなつている。但
し、既に第３図に関しても述べたように、減算
器SUBの出力信号（従来方式を示す第５図参
照）および輪郭制御信号Ｓ５（本方式を示す第
１図参照）にはノイズが含まれていないものと
する。その理由は、実際に輪郭２補償装置とし
て使用する場合には、両方式ともに輪郭信号発
生回路（第５図に示すEDGおよび第１図に示
す８参照）の出力信号を増幅して用いることが
多いので、上記減算器SUBの出力信号（従来
方式）および輪郭制御信号Ｓ５（本方式）に含
まれるノイズは相対的に無視することができる
からである。

かくして、本方式では、ノイズは輪郭部近傍
の前後においても加算的でありノイズの平均値
は零であるが、従来方式では、輪郭部近傍の前
後においてノイズの極性が反転し、平均値は零
とならない。したがつて、従来方式では、ノイ
ズが整流されて幅の広い輪郭信号をも発生して
しまうが、本方式ではこのような減少は生じな
い。この差異は、例えれば次のようなものであ
る。『ブラウン管のガンマ補正をカメラ側で行
うか受像機側で行うかの違いである。いずれの
場合でもRGB伝送や帯域制限を加えないYC伝
送の場合（輪郭補償器ではノイズのない入力信
号の場合）には同一の結果が得られるが、帯域
制限を加えた場合（輪郭補償器においてはノイ
ズを考慮した場合）には周知の定輝度原理から
のずれを生じ、両者は同一結果を与えない。』 本考案をテレビジヨンカメラの輪郭補償器に適
用した場合には、SN比が良好で鮮鋭な映像信号
が得られる。また、カメラの実効的なSN比が向
上するので、カメラの感度を増加させることも可
能である。

また、本考案を実施してVTR等に記録された
映像信号に輪郭補償を施す（いわゆるラインエン
ハンサ）場合には、VTR等で発生するノイズの
影響を無視して良好な画像を再生することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示すブロツク図、
第２図Ａ〜Ｉは第１図の動作を説明する波形図、
第３図Ａ，Ｂは第２図示の一部波形を拡大して示
した波形図、第４図は本考案の別実施例を示すブ
ロツク図、第５図は従来技術を説明するブロツク
図、第６図Ａ〜Ｆは第５図の動作を説明する波形
図である。 １……映像信号入力端子、２……ローパスフイ
ルタ、３……遅延線、４……減算器、５……絶対
値回路、６……遅延線、７……遅延線、８……輪
郭信号発生回路、９……乗算器、１０……加算
器、１１……映像信号出力端子、１２……非線形
処理回路、１３……加算器、１４……直流入力端
子、Ｓ１……入力映像信号、Ｓ２……低域成分信
号、Ｓ３……遅延低域信号、Ｓ４……輪郭検出信
号、Ｓ５……輪郭制御信号、Ｓ７……遅延映像信
号、Ｓ８……輪郭信号、Ｓ９……輪郭補償用信
号、Ｓ１０……輪郭補償された映像信号。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 入力映像信号から低域周波数成分Ｓ２を抽出す
   る低域通過フイルタと、 前記低域周波数成分Ｓ２に基づいて輪郭検出信
   号Ｓ４を送出する輪郭検出手段と、 前記輪郭検出信号Ｓ４を導入して該信号の絶対
   値を表す輪郭制御信号Ｓ５を送出する絶対値変換
   手段と、 前記入力映像信号を導入して輪郭信号Ｓ８を送
   出する輪郭信号発生手段と、 前記輪郭制御信号Ｓ５と前記輪郭信号Ｓ８とを
   乗算して得た信号を、前記入力映像信号に重畳さ
   せる合成手段と を具備したことを特徴とする輪郭補償装置。